熱能的旅程
我們已經知道,太陽的能量是在核心由熱核反應產生的。那麼能量怎樣由太陽核心傳到表麵?物理學告訴我們,能量傳播的方式有3種:傳導、對流和輻射。舉例來說,鐵棒一端燒紅,另一端觸之灼手,這是熱傳導的結果;開水沸騰,熱升冷降,這是對流;冬日圍爐,向火覺暖,這是輻射的結果。由於氣體的導熱率甚低,並且太陽內部基本穩定,物質流動並不會很劇烈,因此可以肯定,太陽的能量主要靠輻射的方式來傳播。但是還需要指出,對流過程也有一定的作用。談到對流,前麵舉出沸水升降作為例子。為什麼這時有對流呢?因為水壺下麵有爐火,與上麵有一定的溫度差。一般說來,溫度梯度愈大,對流運動就愈旺盛。由太陽核心向外,溫度急劇下降,溫度梯度很大(每千米約差幾十度)。經過理論分析,可以肯定在太陽核心附近有一個對流區。這個區域相當大,大約包含物質的10%。在對流區內,由熱核反應產生的氦原子核不斷外流,而作為核反應原料的氫核源源輸入。這好像一支燃燒著的蠟燭,附近也有空氣對流。作為燃燒產品的二氧化碳在燭火上空排出,而燃燭所需的氧氣在蠟燭下麵不斷流進。因此太陽核心區的對流運動起著吐故納新的作用,使熱核反應能夠持續進行。“動力之鄉”——海洋
到大海裏去取寶
20世紀初,有人在美國墨西哥灣的海麵上,發現飄浮著一層閃閃發光油花。人們奇怪,這油花是什麼?是從哪兒來的呢?人們撈起一些油花來分析,發現是石油。要知道,當地並沒有在陸地開發石油,也沒有人往海裏倒石油啊。於是,有人分析,這石油不是從陸地來的,而是來自海底。就這樣,人類開始了海底采油的曆史。
海底有石油,這一點兒也不奇怪。因為石油是古代有機物沉積而變來的。在海洋裏,有適合生物生長的環境,也有使生物變成石油的條件,隻是由於它躲在海的底下,人們一時還難以發現它,更談不上開采它而已。
後來,科學進步了,尋找石油的方法也更先進了,使人類探測海底石油方便了。比如,有一種海上人工地震法,就能探測石油。是用炸藥在海上放炮,放炮產生的地震波向海下傳播,當這種波遇到海底不同的岩層層麵時,就會反射回來。有石油的地層,往往是由不同性質的石頭構成的,上麵是不透水的頁岩,下麵是疏鬆多孔的砂岩。地震波從這種地層反射回來後,可以用磁帶記錄下來,經過計算機分析,就能探出確有石油存在。地球上的油田,包括海底油田,百分之八十都是用這種方法發現的。
據普查顯示,海底不但有石油,而且藏量極為豐富,僅就目前探測出的,就占地球上石油總儲藏量的三分之一。
知道海底有石油,這是第一步。下一步是如何開采。在海上采油,可比在陸上困難得多啊。即使在大陸架淺水區,水深也有20米,深水則有二三百米。所以,要用一套特殊的設備,才可能在海上采油。
海上采油一般是用鑽探船。這種船最早出現是在40年代。船表麵上像是一個浮在海麵的平台,實際上平台是由支柱固定在海底。在平台上安裝有鑽井。鑽井的形狀和陸地上的一樣。鑽完之後,平台可以卸下,移到新的地方安裝。現在,出現了一種自航式鑽探船,它可以像船一樣航行,在深於200米的海域作業。
海上采油,現在已經不新鮮了。那麼,海底有煤嗎?能不能從海底采煤呢?回答也是肯定的。
據有關資料顯示,目前世界上已發現的海底煤田達100多個。主要分布在澳大利亞、英國、希臘、冰島、加拿大、土耳其、芬蘭、法國、智利、日本等國近海水域,我國近海水域也有發現。
最著名的海底采煤工程是在南美智利的麥哲倫海峽,它是地球最南端的煤礦,煤層厚度達30米,總儲量達5000億噸。日本煤的開采量有30%來自海底,主要集中在北海道和九洲。
海底采煤的方法一般是開鑿海底坑道,采用機械化設備將煤運到海麵。這真像“黑龍出海”了。
海裏還有一種重要的燃料,那就是原子能資源——鈾和氘。這些資源大都分布在海水中,由於很分散,提煉起來十分困難。比如鈾,從1000噸海水中,也提煉不出鏽花針大小的重量來。
但是,科學家也不放過這些可貴的資源,並想方設法來提取。有一種吸附法,可以提煉鈾。不過這要處理大量的水。如果每小時不斷地吸附1億噸海水,一年可提煉出1000噸鈾來。而要讓這麼多海水流經吸附床,則要設置幾千台大水泵。這當然是十分困難。
還有一種海洋煉鈾法,就是從綠藻中得到鈾。綠藻是一種海藻,它在生長過程中會自動吸取鈾。據估計,1千克幹綠藻中含有03克鈾。這種方法提煉鈾為原子能的利用帶來新希望。